Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP NGÔ NGỌC TÂN NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA ĐỘ CỨNG THÉP X12M
ĐÃ QUA TÔI ĐẾN CHẤT LƢỢNG BỀ MẶT VÀ MÒN DỤNG
CỤ KHI TIỆN CỨNG CHUYÊN NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY
LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC KỸ THUẬT
NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC KHOA SAU ĐẠI HỌC
PGS.TS PHAN QUANG THẾ

11/2009

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên
LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên tôi xin đƣợc cảm ơn PGS.TS Phan Quang Thế - Thầy hƣớng dẫn
khoa học của tôi về sự định hƣớng đề tài, sự hƣớng dẫn của thầy trong việc tiếp cận
và khai thác các tài liệu tham khảo cũng nhƣ những chỉ bảo trong quá trình tôi viết
luận văn.
Tôi muốn bày tỏ lòng biết ơn đến cô giáo ThS Nguyễn Thị Quốc Dung về sự
giúp đỡ tận tình của cô trong quá trình tôi làm thí nghiệm và viết luận văn.
Tôi xin cảm ơn thầy giáo ThS Lê Viết Bảo về sự tạo điều kiện hết sức thuận
lợi cho tôi trong quá trình hoàn thành luận văn này.
Tôi cũng muốn cảm ơn ông giám đốc, cán bộ công nhân viên công ty trách
nhiệm hữu hạn Vạn Xuân (Thị xã Sông Công), các cán bộ phụ trách phòng thí
nghiệm Quang phổ, khoa vật lý trƣờng Đại học Sƣ phạm Thái Nguyên, Khoa cơ khí
trƣờng Cao đẳng cơ Khí luyện kim đã dành cho tôi những điều kiện thuận lợi nhất,
giúp tôi hoàn thành nghiên cứu của mình.
Cho tôi đƣợc gửi lờicảm ơn tới các cán bộ, nhân viên Xƣởng cơ khí nơi tôi
tiến hành thực nghiệm.
Cuối cùng tôi muốn bày tỏ lòng cảm ơn đối với gia đình tôi, các thầy cô giáo,
các bạn đồng nghiệp đã ủng hộ và động viên tôi trong suốt quá trình làm luận văn
này.

Tác giả
Ngô Ngọc Tân
1.2.1. Lực cắt khi tiện và các thành phần lực cắt.
11
1.2.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến lực cắt khi tiện
12
1.3. Kết luận
15
Chƣơng 2. CHẤT LƢỢNG LỚP BỀ MẶT SAU GIA CÔNG CƠ
16
2.1. Khái niệm chung về lớp bề mặt
16
2.2. Bản chất của lớp bề mặt
16
2.3. Tính chất lý, hoá lớp bề mặt.
16
2.3.1. Lớp biến dạng
16
2.3.2. Lớp Beilbly
17
2.3.3. Lớp tƣơng tác hoá học
17
2.3.4. Lớp hấp thụ hoá học
18
2.3.5. Lớp hấp thụ vật lý.
18
2.4. Các chỉ tiêu đánh giá chất lƣợng bề mặt sau gia công cơ
18

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

- 3 -

2.5.7. Ảnh hƣởng của độ cứng vật liệu gia công
32
2.6. Kết luận
33
Chƣơng 3. MÒN DỤNG CỤ CẮT
35
3.1. Khái niệm chung về mòn
35
3.2. Mòn dụng cụ
36
3.3. Cơ chế mòn của dụng cụ cắt.
38
3.3.1. Mòn do dính
39
3.3.2. Mòn do hạt mài
40
3.3.3. Mòn do khuyếch tán
40
3.3.4. Mòn do oxy hoá
41
3.4. Mòn dụng cụ CBN
42
3.5. Ảnh hƣởng của độ cứng phôi đến mòn dụng cụ và tuổi bền dụng
cụ
43
3.6. Kết luận
49

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


4.4.2.1. Phân tích nhám bề mặt
69
4.4.2.2. Phân tích các hình ảnh chụp topography bề mặt
70
4.5. Kết luận
70
4.6. Phần kết luận chung và hƣớng nghiên cứu tiếp theo của đề tài
72
4.6.1. Phần kết luận chung
72
4.6.2. Hƣớng nghiên cứu tiếp theo của đề tài
72
TÀI LIỆU THAM KHẢO
73
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

- 5 -

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
A
p

t
: Áp lực tiếp tuyến và pháp tuyến trên vùng mòn mặt sau
μ : Hệ số ma sát trên vùng ma sát thông thƣờng của mặt trƣớc
H
v
: độ biến cứng (N/mm
2
)
r : Bán kính mũi dao
h
min
: Chiều dày phoi nhỏ nhất
h
S
: Độ mòn giới hạn
T: Thời gian cắt - tuổi bền của dụng cụ cắt (phút)
Ra, Rz: Độ nhám bề mặt khi tiện Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

- 6 -

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1. Các giá trị R
a
, R

.t
1
0,6
, trong đó V tính bằng m/ph, t
1
tính bằng mm/vòng
c)
Δ
α

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

- 7 -
Hình 3.3. Ảnh hƣởng của vận tốc cắt đến cơ chế mòn khi cắt liên tục (a) và khi cắt
gián đoạn (b)
Hình 3.4. Mòn mặt sau ở các độ cứng khác nhau
Hình 3.5. Biểu đồ mòn ở độ cứng 60HRC
Hình 3.6. Biểu đồ mòn của các dụng cụ ở các độ cứng khác nhau (thời gian gia công
là 5 phút
Hình 3.7. Ảnh h ƣởng của độ cứng phôi đ ến lực cắt ( v = 100m/phút; S =
0,1mm/vòng; t = 0,2mm)
Hình 3.8. Ảnh hƣởng của độ cứng phôi đến nhiệt cắt
Hình 3.9. Ảnh hƣởng của độ cứng phôi đến góc trƣợt
Hình 4.1. Mô hình thí nghiệm
Hình 4.2. Máy tiện CNC – HTC 2050
Hình 4.3. Mảnh dao PCBN sử dụng trong nghiên cứu
Hình 4.4. Thân dao MTENN 2020 K16 – N
Hình 4.5. Hình ảnh của mảnh dao CBN và mẫu phôi khi cắt lần đầu chụp trên kính
hiển vi điện tử (độ cứng phôi 45 – 47 HRC)
Hình 4.6. Hình ảnh của mảnh dao CBN và mẫu phôi khi cắt lần thứ 2 ứng với chiều

thiết.
Chất lƣợng bề mặt gia công và mòn dụng cụ là hai yếu tố quan trọng trong
quá trình gia công. Chất lƣợng bề mặt ảnh hƣởng trực tiếp đến khả năng làm việc,
độ bền, độ bền mòn của chi tiết máy. Mòn dụng cụ không chỉ làm giảm độ chính
xác hình dạng chi tiết mà còn làm tăng lực cắt, tăng ma sát và nhiệt một cách đáng
kể dẫn đến phá huỷ bề mặt chi tiết gia công và dụng cụ cắt. Mòn dụng cụ là hàm số
của cơ tính của vât liệu gia công và chế độ cắt trong tiện cứng.
Độ cứng có ảnh hƣởng lớn đến chất lƣợng bề mặt gia công, bên cạnh đó nó
cũng ảnh hƣởng đến mòn, cơ chế mòn và tốc độ mòn dao. Tuy nhiên, những kết
quả nghiên cứu đƣợc công bố gần đây trên các tạp chí khoa học cho thấy việc
nghiên cứu chủ yếu tập trung vào nghiên cứu ảnh hƣởng của các thông số cắt, chế
độ cắt đến quá trình tiện cứng, ảnh hƣởng của độ cứng phôi đến nhám bề mặt và
lực cắt khi tiện thép AISI H13 [6], [9]. Nghiên cứu về ảnh hƣởng của độ cứng
phôi đến tính chất bề mặt và mòn dụng cụ trong quá trình tiện thép X12M đã qua
tôi sẽ tiếp tục đóng góp thêm các kiến thức vào việc nghiên cứu quá trình tiện
cứng.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

- 9 -
Thép X12M là loại thép chịu nóng thuộc họ Mactenxit. Thành phần hoá học
của thép này gồm có: 0.11-0.26%C ; 10-13%Cr ; 0.5-2%Mo ; 0.5-4%W ; 0-0.3%V
; 0-0.6%No ; 0-0.15%Ti có thể cho vào < 1.0%Ni.Chế độ nhiệt luyện đối với mác
thép này là tôi hoặc thƣờng hoá ở 1000-1150
0
C và ram ở 650-750
0
C.Thép này
thƣờng đƣợc dùng để chế tạo cánh tuốc bin , máy hoá amoniac ở nhiệt độ 540
0

Phân tích sự mòn dao và bề mặt chi tiết sau đó tổng hợp kết quả thu đƣợc. Từ
đó đƣa ra các thông số cắt tối ƣu nhất.

NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI
Chƣơng 1
BẢN CHẤT VẬT LÝ CỦA QUÁ TRÌNH CẮT KIM LOẠI
1.1. Đặc điểm của quá trình tạo phoi khi tiện cứng.
Trong tiện cứng, quá trình biến dạng trong vùng tạo phoi diễn ra rất phức tạp,
chủ yếu do độ cứng của vật liệu gia công (sau khi tôi) nên giải pháp tốt nhất vẫn là
sử dụng mảnh dao có độ cứng, khả năng chịu nhiệt cao. Tiêu biểu cho nhóm này là
các mảnh CBN, PCBN…
Theo Poulachon và đồng nghiệp chỉ ra rằng thƣờng có hai cơ chế tạo phoi khi
gia công thép tôi.
- Cơ chế thứ nhất cho rằng adiabatic shear gây ra sự không ổn định dẫn đến
sự trƣợt mạnh trong vùng tạo phoi.
- Cơ chế thứ hai cho rằng các vết nứt đầu tiên xuất hiện theo chu kỳ trên bề
mặt tự do của phoi phía trƣớc lƣỡi cắt và truyền dẫn đến lƣỡi cắt.
Poulachon và đồng nghiệp cũng khẳng định rằng khi tiện trực dao thép
100Cr6 trong dải độ cứng từ 10 ÷ 62 HRC tồn tại 3 kiểu cơ chế cắt.
Phoi dây đƣợc tạo ra khi tiện thép có độ cứng từ 10 ÷ 50 HRC, lực cắt giảm
khi tăng độ cứng trong dải này. Điều này đƣợc giải thích là khi độ cứng của vật liệu
gia công tăng sẽ làm tăng nhiệt độ trong vùng tạo phoi dẫn đến tăng góc tạo phoi và
giảm chiều dài tiếp xúc giữa phoi và mặt trƣớc. Cả hai yếu tố đều có tác dụng giảm
lực cắt.
Khi tăng độ cứng của vật liệu gia công lên trên 50HRC, phoi sẽ chuyển từ
phoi dây sang phoi dạng răng cƣa và lực cắt tăng lên. Khi tăng độ cứng, góc tạo
phoi tăng và chiều dày của phoi giảm. Khi độ cứng tăng, tồn tại hai yếu tố trái
ngƣợc ảnh hƣởng đến cơ chế tạo phoi, đó là tăng độ bền của vật liệu gia công do

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

chuyển phần tử phoi cắt thì đã bắt đầu biến dạng phần tử khác. [4], [7].

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

- 12 -
Hệ thống lực cắt khi tiện đƣợc mô tả sơ bộ trên hình 1.1. Lực tổng hợp đƣợc
phân tích thành ba thành phần lực bao gồm: Lực tiếp tuyến P
Z
, lực hƣớng kính P
Y
,
lực chiều trục P
X
(ngƣợc hƣớng chuyển động chạy dao)
P
Z
là lực cắt chính. Giá trị của nó cần thiết để tính toán công suất của chuyển
động chính, tính độ bền của dao, của chi tiết cơ cấu chuyển động chính và của các
chi tiết khác của máy công cụ.

Hình 1.1. Hệ thống lực cắt khi tiện
Thành phần lực hƣớng kính P
Y
có tác dụng làm cong chi tiết, ảnh hƣởng đến
độ chính xác gia công, độ cứng vững của máy và dụng cụ cắt.
Lực cắt tổng cộng đƣợc xác định:

222
zyx
PPPP 

tƣơng đƣơng trên dụng cụ đạt giá trị lớn nhất khi γ
n
= 20
0
.

Hình 1.2. a) Quan hệ giữa lực cắt và góc trước γ
n

b) Ảnh hưởng của góc trước đến ứng suất trên dụng cụ cắt
Jiang Hua và các đồng nghiệp [19] cũng làm thí nghiệm tiện cứng với thép ổ
lăn AISI 52100 và chỉ ra rằng, độ cứng của vật liệu phôi, lƣợng chạy dao, góc trƣớc
và bán kính mũi dao cũng ảnh hƣởng đến lực cắt (hình 1.3, hình 1.4).
Hình 1.3. Ảnh hưởng của lượng chạy dao và độ cứng phôi đến lực cắt
10
15
20
25
30
35
Fc Fp
0 10 20 30
2000
2500
3000
3500
4000
4500
5000
0

= 20
0

b): t = 0,35mm ; S = 0,28mm/vòng ; HRC = 56 ; r = 0,1mm [19]
Nhƣ vậy lực cắt tăng biến thiên theo lƣợng chạy dao và bán kính mũi dao
cũng nhƣ độ cứng của vật liệu gia công.Qua hình 1.3, ta thấy rằng lƣợng chạy dao
có ảnh hƣởng lớn hơn so với độ cứng của phôi đến lực cắt. Cụ thể ở lƣợng chạy dao
0,14 mm/vòng và độ cứng phôi tăng từ 62HRC lên 66HRC thì lực cắt chỉ tăng từ
200,9 lên 212,8N. Trong khi đó, lực cắt tăng từ 200,9 lên 370,65N khi thay đổi
lƣợng chạy dao từ 0,14 lên 0,28 mm/vòng. Còn khi tăng bán kính mũi dao và góc
trƣớc thì lực cắt đều tăng nhƣng tăng không đáng kể
Theo [15], Tugrul Ozel và các đồng nghiệp tiến hành tiện cứng thép AISI
H13 và chỉ ra rằng, hình dạng lƣỡi cắt, độ cứng phôi, lƣợng chạy dao và tốc độ cắt
có ảnh hƣởng lớn đến lực cắt. Ozel và các đồng nghiệp đã đo các thành phần lực và
nhám bề mặt trong suốt quá trình thí nghiệm.
Liu và các đồng nghiệp [9] đã tiến hành nghiên cứu ảnh hƣởng của độ cứng
thép ổ lăn GCr15 (tƣơng đƣơng với thép AISI E52100 và SUJ12) đến nhiệt cắt và
mòn dụng cụ, các độ cứng của thép đo đƣợc sau nhiệt luyện là HRC30, 40, 50, 60,
64.
225
265
305
345
245
285
325
365
r = 0,2 mm r = 0,5 mm r = 1 mm
200
240

nhƣ dao thép gió, các mảnh hợp kim cứng, kim cƣơng nhân tạo, đặc biệt là mảnh
Nitrit Bo. Đặc trƣng là các mảnh CBN, chúng làm cho quá trình vật lý diễn ra tong
quá trình cắt thép có độ cứng cao trở nên đơn giản hơn, thậm chí hầu hết không cần
dùng tới dung dịch trơn nguội.Vậy bản chất vật lý của quá trình tiện cứng không
khác nhiều tiện thông thƣờng. Tuy nhiên, ngƣời ta cố gắng chế tạo vật liệu dao, kết
cấu mảnh, thông số hình học … phù hợp để giải phóng càng nhiều nhiệt cắt khỏi
vùng cắt càng có lợi cho tiện cứng.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

- 16 -
Chƣơng 2
CHẤT LƢỢNG LỚP BỀ MẶT SAU GIA CÔNG CƠ
2.1. Khái niệm chung về lớp bề mặt
Bề mặt là mặt phân cách giữa hai môi trƣờng khác nhau. Bề mặt kim loại có
thể đƣợc tạo thành bằng các phƣơng pháp gia công khác nhau nên có cấu trúc và đặc
tính khác nhau. Để xác định đặc trƣng của bề mặt ta cần biết mô hình và định luật
kim loại nguyên chất không có tƣơng tác với các môi trƣờng khác và sự khác nhau
về sự sắp xếp các nguyên tử, tác dụng của lực trên bề mặt so với bên trong. Sau đó
nghiên cứu sự thay đổi của lớp bề mặt do tác dụng của môi trƣờng để thiết lập khái
niệm mô hình bề mặt thực.
Nhiều tính chất khối của vật liệu có quan hệ đến bề mặt ở mức độ khác nhau.
Thƣờng các tính chất hoá, lý của lớp bề mặt là quan trọng Tuy nhiên, các đặc trƣng
cơ học nhƣ độ cứng và phân bố ứng suất trong lớp này cũng đƣợc quan tâm [1]

Lớp Beilbly trên bề mặt kim loại là hợp kim đƣợc tạo nên do sự chảy và biến
dạng dẻo bề mặt, do biến dạng và tốc độ biến dạng lớn của các lớp phân tử bề mặt
trong quá trình gia công cơ, sau đó cứng lên nhờ quá trình tôi do nền vật liệu khối
có nhiệt độ thấp. Lớp Beilbly có cấu trúc vô định hình hoặc đa tinh thể với chiều
dày từ 1 đến 100μm. Các nguyên công gia công nhƣ mài nghiền, đánh bóng có thể
giảm chiều dày của lớp này.
2.3.3. Lớp tương tác hoá học
Trừ một số các kim loại hiếm nhƣ vàng và bạch kim, tất cả các kim loại đều
phản ứng với oxy để tạo nên ôxit trong không khí. Trong các môi trƣờng khác
chúng có thể tạo nên các lớp nitrides sulfides hay chlorides.
Lớp oxy hoá có thể tạo thành trong quá trình ga công cơ hay ma sát. Nhiệt
sinh ra trong các quá trình tạo hình hoặc ma sát làm tăng tốc độ oxy hoá và tạo nên
nhiều loại ôxit khác nhau. Khi cặp đôi ma sát hoạt động trong không khí, phản ứng
ó thể xảy ra giữa các lớp oxit của hai bề mặt. Sự tồn tại của chất bôi trơn và chất phụ
gia có thể tạo nên các lớp ôxit bảo vệ bề mặt quan trọng.
Lớp ôxy hoá có thể gồm một hay nhiều lớp thành phần. Sắt có thể tạo thành
ôxit sắt với các hỗn hợp ôxit Fe
3
O
4
, Fe
2
O
3
và lớp FeO trong cùng. Với hợp kim, lớp
ôxit bề mặt có thể là hỗn hợp của một vài oxit, một số ôxit có tác dụng bảo vệ không
cho quá trình ôxy hoá tiếp tục xảy ra nhƣ trên bề mặt của nhôm và titan.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên


lõm với bƣớc cực nhỏ và đƣợc quan sát trong 1 phạm vi chiều dài chuẩn rất ngắn

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên

- 19 -
[4]. Chiều dài chuẩn l là chiều dài để đánh giá các thông số của độ nhám bề mặt (l =
0,01 ÷ 25mm).
Độ nhám bề mặt gia công đã đƣợc phóng đại lên nhiều lần thể hiện trên hình
2.1.

Hình 2.1. Độ nhám bề mặt
Theo tiêu chuẩn TCVN 2511 – 1995 thì nhám bề mặt đƣợc đánh giá thông
qua bẩy chỉ tiêu. Thông thƣờng ngƣời ta thƣờng sử dụng hai chỉ tiêu đó là Ra và Rz,
trong đó:
- Ra là sai lệch trung bình số học của prôfin, là trung bình số học các giá trị
tuyệt đối của sai lệch prôfin (y) trong khoảng chiều dài chuẩn. Sai lệch profin (y) là
khoảng cách từ các điểm trên prôfin đến đƣờng trung bình, đo theo phƣơng pháp
tuyến với đƣờng trung bình. Đƣờng trung bình m là đƣờng chia prôfin bề mặt sao
cho trong phạm vi chiều dài chuẩn l tổng diện tích hai phía của đƣờng chuẩn bằng
nhau. Ra đƣợc xác định bằng công thức:





n
i
ixxa
y
n

thông số ƣu tiên à đƣợc sử dụng phổ biến nhất do nó cho phép đánh giá chính xác và
thuận lợi hơn những bề mặt có yêu cầu nhám trung bình (độ nhám từ cấp 6 đến cấp
12). Đối với những bề mặt có độ nhám quá thô (từ cấp 1 đến cấp 5) và rất tinh (cấp
13, 14) thì dùng chỉ tiêu Rz sẽ cho ta khả năng đánh giá chính xác hơn khi dùng Ra
(Bảng 2.1)
Trong thực tế sản xuất nhiều khi ngƣời ta đánh giá độ nhám theo các mức độ:
thô (cấp 1 ÷ 4), bán tinh ( cấp 5 ÷ 7), tinh (cấp 8 ÷ 11), và siêu tinh (cấp 12 ÷ 14).
Theo Bana [31], tiện cứng chính xác đƣợc cấp chính xác dung sai IT thông
thƣờng là cấp 5 ÷ 7, với độ nhám bề mặt là Rz = 2 ÷ 4μm. Trong điều kiện gia công
tốt thì cấp chính xác dung sai IT có thể đạt đƣợc là cấp 3 ÷ 5, và có thể đạt đƣợc độ
nhám bề mặt là Rz ≤ 1,5μm.
Cấp độ
nhám
bề mặt
Loại
Thông số nhám (μm)
Chiều dài chuẩn
(mm)
R
a

R
z
1
-
-
từ 320 đến 160

8,0
2 0,8
7
a
< 1,25 – 1,00

b
< 1,00 – 0,80

c
< 0,80 – 0,63

8
a
< 0,63 – 0,50

b
< 0,50 – 0,40

c
< 0,40 – 0,32

9
a
< 0,32 – 0,25
< 0,050 – 0,040

12
a
< 0,040 – 0,032

b
< 0,032 – 0,025

c
< 0,025 – 0,020

13
a

từ 0,100 đến 0,080
0,08
b

< 0,080 – 0,063
c

< 0,063 – 0,050
14
a

< 0,050 – 0,040

so sánh với bề mặt gia công và kết luận xem bề mặt gia công đạt cấp độ bóng nào.
Tuy nhiên phƣơng pháp này chỉ cho phép xác định đƣợc cấp độ bóng từ cấp 3 đến
cấp 7 và có độ chính xác thấp, phụ thuộc rất nhiều vào kinh nghiệm của ngƣời thực
hiện.
- So sánh bằng kính hiển vi quang học.
2.4.2. Độ sóng bề mặt
Chu kỳ không bằng phẳng của bề mặt chi tiết gia công đƣợc quan sát trong
khoảng lớn tiêu chuẩn (từ 1 đến 10 mm) đƣợc gọi là độ sóng bề mặt. Nguyên nhân
xuất hiện độ sóng bề mặt là do rung động của hệ thống công nghệ (máy – dao – đồ
gá – chi tiết gia công), do quá trình cắt không liên tục, độ đảo của dụng cụ cắt…
Thông thƣờng độ sóng bề mặt xuất hiện khi gia công các chi tiết cá kích thƣớc vừa
và lớn bằng các phƣơng pháp tiện, phay và mài.
Trong tiện chính xác (tiện tinh), chiều sâu cắt nhỏ thông thƣờng từ 0,1 đến
0,5 mm, và tiện cứng chính xác (precision hard turning) thì chiều sâu cắt t chỉ trong
khoảng từ 0,02 đến 0,3mm [31] do đó lực cắt sẽ không cao, đồng thời yêu cầu độ
cứng vững của hệ thống công ngệ cao dẫn đến rung động sẽ nhỏ dẫn đến độ sóng bề
mặt nhỏ. Vì vậy đề tài sẽ không đánh giá chất lƣợng bề mặt thông qua độ sóng bề
mặt.
2.4.3. Tính chất cơ lý lớp bề mặt sau gia công cơ
2.4.3.1. Hiện tượng biến cứng của lớp bề mặt
Phƣơng pháp gia công
Mức độ biến cứng (%)
Chiều sâu lớp biến cứng
(μm)
Tiện thô
120 ÷ 150
30 ÷ 50
Tiện tinh
140 ÷ 180
20 ÷ 60

160 ÷ 200
30 ÷ 60
Mài tròn ngoài các thép sau
nhiệt luyện
125 ÷ 130
20 ÷ 40
Mài phẳng
150
16 ÷ 25
Bảng 2.2. Mức độ và chiều sâu lớp biến cứng của
các phương pháp gia công cơ
Trong quá trình gia công cơ, dƣới tác dụng của lực cắt, mạng tinh thể của lớp
kim loại bề mặt bị xô lệch và gây biến dạng dẻo ở vùng trƣớc và vùng sau lƣỡi cắt.
Phoi đƣợc tạo ra do biến dạng dẻo của các hạt kim loại trong vùng trƣợt. Trong
vùng cắt, thể tích riêng của kim loại tăng còn mật độ kim loại giảm làm xuất hiện
ứng suất. Khi đó nhiều tính chất của lớp bề mặt thay đổi nhƣ giới hạn bền, độ cứng,
độ giòn đƣợc nâng cao, ngƣợc lại tính dẻo dai lại giảm… Kết quả là lớp bề mặt kim
loại bị cứng nguội và có độ cứng tế vi rất cao. Mức độ biến cứng và chiều sâu của
lớp biến cứng phụ thuộc vào các phƣơng pháp gia công và các thông số hình học
của dao. Cụ thể là phụ thuộc vào lực cắt, mức độ biến dạng dẻo của kim loại và
nhiệt độ trong vùng cắt. Lực cắt làm cho mức độ biến dạng dẻo tăng, kết quả là mức
biến cứng và chiều sâu lớp biến cứng bề mặt tăng. Nhiệt sinh ra ở vùng cắt sẽ hạn
chế hiện tƣợng biến cứng bề mặt. Nhƣ vậy mức độ biến cứng của lớp bề mặt phụ
thuộc vào tỷ lệ tác động giữa hai yếu tố lực cắt và nhiệt sinh ra trong vùng cắt. Khả
năng tạo ra mức độ và chiều sâu lớp biến cứng của lớp bề mặt của các phƣơng pháp
gia công khác nhau đƣợc thể hiện trong bảng 2.2.